JP5052104B2 - 表示媒体用粒子、情報表示用パネルおよび情報表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも一方が透明な２枚の基板間の空間に、２種類以上の粒子からなり光学的反射率および帯電性を有する少なくとも１種類の表示媒体を封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示用パネルに用いる表示媒体を構成する表示媒体用粒子、その表示媒体用粒子からなる表示媒体を用いた情報表示用パネル、および、その情報表示用パネルを搭載した情報表示装置に関するものである。

従来、液晶表示装置（ＬＣＤ）に代わる情報表示装置として、電気泳動方式、エレクトロクロミック方式、サーマル方式、２色粒子回転方式等の技術を用いた情報表示装置が提案されている。

これら従来技術は、ＬＣＤと比較すると、通常の印刷物に近い広い視野角が得られる、消費電力が小さい、メモリ機能を有している等のメリットがあることから、次世代の安価な情報表示装置に使用可能な技術として考えられており、携帯端末用情報表示、電子ペーパー等への展開が期待されている。特に、最近では、分散粒子と着色溶液とから成る分散液をマイクロカプセル化し、これを対向する基板間に配置して成る電気泳動方式が提案され、期待が寄せられている。

しかしながら、電気泳動方式では、液中を粒子が泳動するために液の粘性抵抗により応答速度が遅くなるという問題がある。さらに、低比重の溶液中に酸化チタン等の高比重の粒子を分散させているため沈降しやすくなっており、分散状態の安定性維持が難しく、情報表示の繰り返し安定性に欠けるという問題を抱えている。また、マイクロカプセル化にしても、セルサイズをマイクロカプセルレベルにして、見かけ上、上述した欠点が現れにくくしているだけであって、本質的な問題は何ら解決されていない。

一方、溶液中での挙動を利用する電気泳動方式に対し、溶液を使わず、導電性粒子と電荷輸送層とを基板の一部に組み入れる方式も提案され始めている（例えば、非特許文献１参照）。しかし、この方式は、電荷輸送層、さらには電荷発生層を配置するために構造が複雑化するとともに、導電性粒子に電荷を一定に注入することは難しいため、安定性に欠けるという問題もある。

上述した種々の問題を解決するための一方法として、少なくとも一方が透明な２枚の基板間の空間に表示媒体を封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示用パネルが知られている。

趙 国来、外３名、"新しいトナーディスプレイデバイス（Ｉ）"、１９９９年７月２１日、日本画像学会年次大会（通算８３回）"Japan Hardcopy’99"、p.249-252

上記のような電界により表示媒体を移動させて画像等の情報を表示するタイプの情報表示用パネルにおいて表示媒体を構成する表示媒体用粒子の候補となる粒子としては、電子写真用トナーがある。しかし、電子写真用トナーにより構成した表示媒体を用いて上記タイプの情報表示用パネルを作製した場合、反転耐久試験時に粒子同士の衝突や粒子と電極板との衝突によって作用する力学的応力によって微小粒子（外添剤）のアグリゲーションが容易に崩壊し、流動特性悪化、帯電特性変化が起こったり、あるいは、母粒子内部に微小粒子が完全に埋没する現象が起こったりする。このことにより、初期性能を反転耐久試験時に維持できない問題がある。

本発明は、母粒子表面被覆率を向上させ、母粒子表面の露出面積を減らすことにより流動性を向上させた表示媒体用粒子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の表示媒体用粒子は、少なくとも一方が透明な２枚の基板間の空間に、２種類以上の粒子からなり光学的反射率および帯電性を有する少なくとも１種類の表示媒体を封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示用パネルに用いる表示媒体を構成する表示媒体用粒子であって、母粒子表層に粒子径の異なる２種類の微小粒子を付着または固着させて得た、９０．７％を超える母粒子表面被覆率を有する複合化粒子からなることを特徴とする。

本発明の表示媒体用粒子の好適例としては、母粒子の平均粒子径をｄ_０ とし、第１微小粒子の平均粒子径をｄ_１ とし、第２微小粒子の平均粒子径をｄ_２ としたとき、次式
１．０ ＜ｄ_０ ＜５０ （μｍ）
０．６ ＞ｄ_１ ＞０．２（μｍ）
０．０４＜ｄ_２ （μｍ）
ｄ_２ ／ｄ_１ ＜０．２
を満たす平均粒子径ｄ_０ 、ｄ_１ 、ｄ_２ の母粒子および第１微小粒子、第２微小粒子を用いて、９０．７％を超える母粒子表面被覆率を実現した複合化粒子からなること、および、第１微小粒子および第２微小粒子のアスペクト比Ａ_Ｓ が、
０．８＜Ａ_Ｓ ≦１．０
であること、がある。

本発明の表示媒体用粒子によれば、少なくとも一方が透明な２枚の基板間の空間に、２種類以上の粒子からなり光学的反射率および帯電性を有する少なくとも１種類の表示媒体を封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示用パネルに用いる表示媒体を構成する表示媒体用粒子が、母粒子表層に粒子径の異なる２種類の微小粒子を付着または固着させて得た、９０．７％を超える母粒子表面被覆率を有する複合化粒子からなるので、後に説明する実施例で立証されているように、母粒子表層に１種類の微小粒子を付着または固着させた場合の母粒子表面最大被覆率である９０．７％を超える母粒子表面被覆率を実現することができる。したがって、母粒子表面被覆率を向上させ、母粒子表面の露出面積を減らすことにより流動性を向上させた表示媒体用粒子を提供することができる。

本発明の情報表示用パネルによれば、請求項１〜３の何れか１項に記載の表示媒体用粒子からなる表示媒体を用いて構成されているので、この情報表示用パネルは、後に説明する実施例で立証されているように、表示品質に優れた情報表示用パネルとなる。
本発明の情報表示装置によれば、請求項４に記載の情報表示用パネルを搭載して構成されているので、この情報表示装置は、後に説明する実施例で立証されているように、表示品質に優れた情報表示装置となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき詳細に説明する。

まず、本発明の表示媒体用粒子より成る表示媒体を用いる本発明の情報表示用パネルの構成について説明する。本発明の情報表示用パネルでは、対向する２枚の基板間に封入した少なくとも１種類の表示媒体に電界が付与される。付与された電界方向に沿って、帯電した表示媒体が電界による力やクーロン力などによって引き寄せられ、少なくとも１種類の表示媒体が電界方向の変化によって移動することにより、画像等の情報表示がなされる。従って、表示媒体が、均一に移動し、かつ、繰り返し表示情報を書き換える時あるいは表示情報を継続して表示する時の安定性を維持できるように、情報表示用パネルを設計する必要がある。ここで、表示媒体を構成する粒子にかかる力は、粒子同士のクーロン力により引き付けあう力の他に、電極や基板との電気鏡像力、分子間力、液架橋力、重力などが考えられる。

本発明の対象となる情報表示装置に搭載する情報表示用パネルの例を、図１（ａ），（ｂ）〜図４（ａ），（ｂ）、図５（ａ）〜（ｄ）に基づき説明する。

図１（ａ），（ｂ）に示す例では、少なくとも１種以上の粒子から構成される光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも２種以上の表示媒体３（ここでは表示媒体用白色粒子３Ｗａの粒子群からなる白色表示媒体３Ｗと表示媒体用黒色粒子３Ｂａの粒子群からなる黒色表示媒体３Ｂを示す）を、隔壁４で形成された各セルにおいて、基板１に設けた電極５（個別電極）と基板２に設けた電極６（個別電極）との間に電圧を印加することにより発生する電界に応じて、基板１、２と垂直に移動させる。そして、図１（ａ）に示すように白色表示媒体３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行うか、あるいは、図１（ｂ）に示すように黒色表示媒体３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行っている。なお、図１（ａ）、（ｂ）において、手前にある隔壁は省略している。電極は、基板の外側に設けても、基板の内側に設けても、基板内部に埋め込むように設けてもよい。

図２（ａ）、（ｂ）に示す例では、少なくとも１種以上の粒子から構成される光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも２種以上の表示媒体３（ここでは表示媒体用白色粒子３Ｗａの粒子群からなる白色表示媒体３Ｗと表示媒体用黒色粒子３Ｂａの粒子群からなる黒色表示媒体３Ｂを示す）を、隔壁４で形成された各セルにおいて、基板１に設けた電極５（ライン電極）と基板２に設けた電極６（ライン電極）との間に電圧を印加することにより発生する電界に応じて、基板１、２と垂直に移動させる。そして、図２（ａ）に示すように白色表示媒体３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行うか、あるいは、図２（ｂ）に示すように黒色表示媒体３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行っている。なお、図２（ａ）、（ｂ）において、手前にある隔壁は省略している。電極は、基板の外側に設けても、基板の内側に設けても、基板内部に埋め込むように設けてもよい。

図３（ａ），（ｂ）に示す例では、少なくとも１種以上の粒子から構成される光学的反射率および帯電性を有する１種の表示媒体３（ここでは表示媒体用白色粒子３Ｗａの粒子群からなる白色表示媒体３Ｗを示す）を、隔壁４で形成された各セルにおいて、基板１に設けた電極５と電極６との間に電圧を印加することにより発生する電界に応じて、基板１、２と平行方向に移動させる。そして、図３（ａ）に示すように、白色表示媒体３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行うか、あるいは、図３（ｂ）に示すように、黒色板７を観察者に視認させて黒色の表示を行っている。なお、図３（ａ）、（ｂ）において、手前にある隔壁は省略している。

図４（ａ），（ｂ）に示す例では、３個のセルで単位画素を構成するカラー表示の例を示している。図４（ａ）、（ｂ）に示す例では、表示媒体としてはセル２１−１〜２１−３の全てに白色表示媒体３Ｗと黒色表示媒体３Ｂとを封入し、第１のセル２１−１の観察者側に赤色カラーフィルター２２Ｒを設け、第２のセル２１−２の観察者側に緑色カラーフィルター２２Ｇを設け、第３のセル２１−３の観察者側に青色カラーフィルター２２Ｂを設け、第１のセル２１−１、第２のセル２１−２および第３のセル２１−３の３個のセルで単位画素を構成している。本例では、カラー表示を行う際に、図４（ａ）に示すように、観察者側に、第１セル２１−１〜第３のセル２１−３の全てにおいて白色表示媒体３Ｗを配置することで、観察者に対し白色表示を行うか、あるいは、図４（ｂ）に示すように、観察者側に、第１セル２１−１〜第３のセル２１−３の全てにおいて黒色表示媒体３Ｂを配置することで、観察者に対し黒色表示を行っている。なお、図４（ａ）、（ｂ）において、手前にある隔壁は省略している。電極は、基板の外側に設けても、基板の内側に設けても、基板内部に埋め込むように設けてもよい。

図５（ａ）〜（ｄ）に示す例では、まず、図５（ａ）、（ｃ）に示すように、少なくとも１種以上の粒子から構成される光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも２種以上の表示媒体３（ここでは表示媒体用白色粒子３Ｗａの粒子群からなる白色表示媒体３Ｗと表示媒体用黒色粒子３Ｂａの粒子群からなる黒色表示媒体３Ｂを示す）を、隔壁４で形成された各セルにおいて、基板１の外側に設けた外部電界形成手段１１と基板２の外側に設けた外部電界形成手段１２との間に電圧を印加することにより発生する電界に応じて、基板１、２と垂直に移動させる。そして、図５（ｂ）に示すように白色表示媒体３Ｗを観察者に視認させて白色の表示を行うか、あるいは、図５（ｄ）に示すように黒色表示媒体３Ｂを観察者に視認させて黒色の表示を行っている。なお、図５（ａ）〜（ｄ）において、手前にある隔壁は省略している。また、基板１の内側には導電部材１３を設けるとともに、基板２の内側には導電部材１４を設けている。

以上の説明は、粒子群からなる白色表示媒体３Ｗを粉流体からなる白色表示媒体に、粒子群からなる黒色表示媒体３Ｂを粉流体からなる黒色表示媒体に、それぞれ置き換えた場合も同様に適用することが出来る。粉流体については後述する。

以下、本発明の特徴となる表示媒体用粒子を詳細に説明する。本発明の表示媒体用粒子は、図１（ａ），（ｂ）〜図４（ａ），（ｂ）、図５（ａ）〜（ｄ）の情報表示用パネルに適用することができ、上記情報表示用パネルの少なくとも一方が透明な２枚の基板間の空間に表示媒体を構成して封入されるものである。この表示媒体としては、本発明では、母粒子表層に粒子径の異なる２種類の微小粒子である第１微小粒子および第２微小粒子を付着または固着させて得た、９０．７％を超える母粒子表面被覆率を有する複合化粒子からなるものを用いる。ここで、９０．７％は、母粒子表層に１種類の微小粒子を付着または固着させた場合の母粒子表面最大被覆率である。

上記９０．７％を超える母粒子表面被覆率を実現した複合化粒子は、母粒子の平均粒子径をｄ_０ とし、第１微小粒子の平均粒子径をｄ_１ とし、第２微小粒子の平均粒子径をｄ_２ としたとき、次式
１．０ ＜ｄ_０ ＜５０ （μｍ）
０．６ ＞ｄ_１ ＞０．２（μｍ）
０．０４＜ｄ_２ （μｍ）
ｄ_２ ／ｄ_１ ＜０．２
を満たす平均粒子径ｄ_０ 、ｄ_１ 、ｄ_２ の母粒子および第１微小粒子、第２微小粒子を用いて、母粒子表層に第１微小粒子および第２微小粒子を付着または固着させることにより得られる。
上記第１微小粒子および第２微小粒子としては、それぞれのアスペクト比Ａ_Ｓ が、
０．８＜Ａ_Ｓ ≦１．０
である、真球形の第１微小粒子および真球形の第２微小粒子を用いることが、母粒子表面被覆率を向上させる上で、好ましい。

次に、本発明の表示媒体用粒子を構成する複合化粒子で実現した９０．７％を超える母粒子表面被覆率を、母粒子表層に１種類の微小粒子を付着または固着させた場合の母粒子表面最大被覆率と比較しながら説明する。

［１種類の微小粒子を用いるときの母粒子表面最大被覆率］
母粒子および微小粒子からなる複合化粒子において、粒径単分散の球状微小粒子１種類による母粒子表面被覆率（以下、最大被覆率ともいう）は、三角最密配置のときに極大となり、以下のように算出することができる。
微小粒子径に対して母粒子径は十分に大きいため、母粒子表面を平面と仮定する。
微小粒子が１種類のときの基準三角形内の被覆面積Ｓ_１ は(eq.1)で、基準三角形の面積Ｔ_１ は(eq.2)で表わされ、基準三角形内の最大被覆率Ｃ_１ は(eq.3)で表わされる。

［粒子径の異なる２種類の微小粒子を用いるときの母粒子表面最大被覆率］
球形で粒子径の異なる、それぞれの粒子径が単分散である微小粒子を２種類を用いて母粒子表面を被覆する場合、第１微小粒子の粒子径ｒ_１ と第２微小粒子の粒子径ｒ_２ の比が(eq.4)の範囲のとき（図６（ａ）参照）、

基準三角形内の被覆面積Ｓ_２ は(eq.5)で表わされ、基準三角形の面積Ｔ_２ は(eq.6)で表わされ、基準三角形内の最大被覆率Ｃ_２ は(eq.7)で表わされる。

(eq.4)の範囲でＣ_２ ＞Ｃ_１ 、すなわち１種類の微小粒子を用いるときよりも２種類の微小粒子を用いるときのほうが最大被覆率が大きくなる２種類の微小粒子の粒子径比範囲は、上記(eq.3)、(eq.7)より、(eq.8)および(eq.9)で表わされる。

２種類の微小粒子を用いるときの、第１微小粒子の粒子径ｒ_１ と第２微小粒子の粒子径ｒ_２ の比が(eq.10)の範囲のとき（図６（ｂ）参照）、

基準三角形内の被覆面積Ｓ_２ は(eq.11)で表わされ、基準三角形の面積Ｔ_２ は(eq.12)で表わされ、基準三角形内の被覆率Ｃ_２ は(eq.13)で表わされる。

(eq.10)の範囲では、常に、Ｃ_２ ＞Ｃ_１ が成立する。
つまり、粒子径比全領域を(eq.14)で表わすとき、

Ｃ_２ ＞Ｃ_１ となる範囲は、(eq.15)となる。

本発明の表示媒体用粒子によれば、球形（０．８＜Ａ_Ｓ ≦１．０）で、粒子径の異なる（ｄ_２ ／ｄ_１ ＜０．２）、２種類の微小粒子（第１微小粒子および第２微小粒子）を用いて、母粒子表面を被覆した複合化粒子を得ることにより、後に説明する実施例で立証されているように、１種類の球状微小粒子で被覆したときの母粒子表面最大被覆率９０．７％（三角最密被覆）よりも大きな母粒子表面被覆率を実現することができ、母粒子表面被覆率を向上させ、母粒子表面の露出面積を減らすことにより流動性、帯電性が向上し、表示特性の優れた表示媒体用粒子が得られる。
また、本発明の表示媒体用粒子によれば、第１微小粒子、第２微小粒子の粒子径を０．０４（μｍ）よりも大きくしたため、反転耐久試験時、母粒子に微小粒子（外添剤）が埋没することが抑制され、表示特性を向上させた表示媒体用粒子が得られる。

また、本発明の表示媒体用粒子によって構成した表示媒体を用いた本発明の情報表示用パネルは、後に説明する実施例で立証されているように、初期性能および耐久性能を両立させられる、表示品質に優れた情報表示用パネルとなる。
さらに、本発明の情報表示用パネルを搭載した情報表示装置は、後に説明する実施例で立証されているように、表示品質に優れた情報表示装置となる。

以下、本発明の表示媒体用粒子より成る表示媒体を用いる情報表示用パネルを構成する各部材について説明する。

基板については、少なくとも一方の基板はパネル外側から表示媒体の色が確認できる透明な基板であり、可視光の透過率が高くかつ耐熱性の良い材料が好適である。もう一方の基板となる背面基板は透明でも不透明でもかまわない。基板材料を例示すると、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、アクリルなどのポリマーシートや、金属シートのように可とう性のあるもの、および、ガラス、石英などの可とう性のない無機シートが挙げられる。基板の厚みは、２〜５０００μｍが好ましく、さらに５〜２０００μｍが好適であり、薄すぎると、強度、基板間の間隔均一性を保ちにくくなり、５０００μｍより厚いと、薄型情報表示用パネルとする場合に不都合がある。

必要に応じて基板に設ける電極の電極形成材料としては、アルミニウム、銀、ニッケル、銅、金等の金属類や酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム、導電性酸化錫、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）導電性酸化亜鉛等の導電金属酸化物類、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子類が例示され、適宜選択して用いられる。電極の形成方法としては、上記例示の材料をスパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ（化学蒸着）法、塗布法等で薄膜状にパターニング形成する方法や、導電剤を溶媒や合成樹脂バインダーに混合して塗布してパターニング形成する方法が用いられる。視認側（表示面側）基板に設ける電極は透明である必要があるが、背面側基板に設ける電極は透明である必要がない。いずれの場合もパターン形成可能である導電性である上記材料を好適に用いることができる。なお、電極厚みは、導電性が確保でき光透過性に支障がなければ良く、３〜１０００ｎｍ、好ましくは５〜４００ｎｍが好適である。背面側基板に設ける電極の材質や厚みなどは上述した表示面側基板に設ける電極と同様であるが、透明である必要はない。なお、この場合の外部電圧入力は、直流あるいは交流を重畳しても良い。

必要に応じて基板に設ける隔壁については、その形状は表示にかかわる表示媒体の種類や、配置する電極の形状、配置により適宜最適設定され、一概には限定されないが、隔壁の幅は２〜１００μｍ、好ましくは３〜５０μｍに、隔壁の高さは１０〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍに調整される。
また、隔壁を形成するにあたり、対向する両基板１、２の各々にリブを形成した後に接合する両リブ法、片側の基板上にのみリブを形成する片リブ法が考えられる。この発明では、いずれの方法も好適に用いられる。
これらのリブからなる隔壁により形成されるセルは、図７に示すごとく、基板平面方向からみて四角状、三角状、ライン状、円形状、六角状が例示され、配置としては格子状やハニカム状や網目状が例示される。表示面側から見える隔壁断面部分に相当する部分（セルの枠部の面積）はできるだけ小さくした方が良く、表示の鮮明さが増す。
ここで、隔壁の形成方法を例示すると、金型転写法、スクリーン印刷法、サンドブラスト法、フォトリソ法、アディティブ法が挙げられる。いずれの方法もこの発明の情報表示装置に搭載する情報表示用パネルに好適に用いることができるが、これらのうち、レジストフィルムを用いるフォトリソ法や金型転写法が好適に用いられる。

次に、本発明の対象となる情報表示用パネルにおいて表示媒体を構成する表示媒体用粒子（以下、粒子ともいう）について説明する。表示媒体用粒子は、そのまま該表示媒体用粒子だけで構成して表示媒体としたり、その他の粒子と合わせて構成して表示媒体としたりして用いられる。
粒子には、その主成分となる樹脂に、必要に応じて、荷電制御剤、着色剤、無機添加剤等を含ますことができる。以下に、樹脂、荷電制御剤、着色剤、その他添加剤を例示する。

樹脂の例としては、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、アクリルフッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ブチラール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられ、２種以上混合することもできる。特に、基板との付着力を制御する観点から、アクリルウレタン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、アクリルフッ素樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレタンフッ素樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂が好適である。

荷電制御剤としては、特に制限はないが、負荷電制御剤としては例えば、サリチル酸金属錯体、含金属アゾ染料、含金属（金属イオンや金属原子を含む）の油溶性染料、４級アンモニウム塩系化合物、カリックスアレン化合物、含ホウ素化合物（ベンジル酸ホウ素錯体）、ニトロイミダゾール誘導体等が挙げられる。正荷電制御剤としては例えば、ニグロシン染料、トリフェニルメタン系化合物、４級アンモニウム塩系化合物、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体等が挙げられる。その他、超微粒子シリカ、超微粒子酸化チタン、超微粒子アルミナ等の金属酸化物、ピリジン等の含窒素環状化合物及びその誘導体や塩、各種有機顔料、フッ素、塩素、窒素等を含んだ樹脂等も荷電制御剤として用いることもできる。

着色剤としては、以下に例示するような、有機または無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。

黒色着色剤としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭等がある。
青色着色剤としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣ等がある。
赤色着色剤としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２等がある。

黄色着色剤としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファーストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２等がある。
緑色着色剤としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンＧ等がある。
橙色着色剤としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫ、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１等がある。
紫色着色剤としては、マンガン紫、ファーストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ等がある。
白色着色剤としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等がある。

体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等がある。また、塩基性、酸性、分散、直接染料等の各種染料として、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルー等がある。

無機系添加剤の例としては、酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛、酸化アンチモン、炭酸カルシウム、鉛白、タルク、シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナホワイト、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、カドミウムオレンジ、チタンイエロー、紺青、群青、コバルトブルー、コバルトグリーン、コバルトバイオレット、酸化鉄、カーボンブラック、マンガンフェライトブラック、コバルトフェライトブラック、銅粉、アルミニウム粉などが挙げられる。
これらの顔料および無機系添加剤は、単独であるいは複数組み合わせて用いることができる。このうち特に黒色顔料としてカーボンブラックが、白色顔料として酸化チタンが好ましい。上記着色剤を配合して所望の色の表示用有色粒子を作製できる。

また、本発明の表示媒体用粒子（以下、粒子ともいう）は平均粒子径d(0.5)が、１〜５０μｍの範囲であり、均一で揃っていることが好ましい。平均粒子径d(0.5)がこの範囲より大きいと表示上の鮮明さに欠け、この範囲より小さいと粒子同士の凝集力が大きくなりすぎるために表示媒体としての移動に支障をきたすようになる。

さらに本発明では、各粒子の粒子径分布に関して、下記式に示される粒子径分布Spanを５未満、好ましくは３未満とする。
Span＝（ｄ(0.9)−ｄ(0.1)）／ｄ(0.5)
（但し、ｄ(0.5)は粒子の50％がこれより大きく、50％がこれより小さいという粒子径をμｍで表した数値、ｄ(0.1)はこれ以下の粒子の比率が10％である粒子径をμｍで表した数値、ｄ(0.9)はこれ以下の粒子が90％である粒子径をμｍで表した数値である。）
Spanを５以下の範囲に納めることにより、各粒子のサイズが揃い、均一な表示媒体としての移動が可能となる。

さらにまた、各粒子の相関について、使用した粒子の内、最大径を有する粒子のd(0.5)に対する最小径を有する粒子のd(0.5)の比を５０以下、好ましくは１０以下とすることが肝要である。たとえ粒子径分布Spanを小さくしたとしても、互いに帯電特性の異なる粒子が互いに反対方向に動くので、互いの粒子サイズが近く、互いの粒子が当量ずつ反対方向に容易に移動できるようにするのが好適であり、それがこの範囲となる。

なお、上記の粒子径分布および粒子径は、レーザー回折／散乱法などから求めることができる。測定対象となる粒子にレーザー光を照射すると空間的に回折／散乱光の光強度分布パターンが生じ、この光強度パターンは粒子径と対応関係があることから、粒子径および粒子径分布が測定できる。
ここで、本発明における粒子径および粒子径分布は、体積基準分布から得られたものである。具体的には、Mastersizer2000(Malvern Instruments Ltd.）測定機を用いて、窒素気流中に粒子を投入し、付属の解析ソフト（Mie理論を用いた体積基準分布を基本としたソフト）にて、粒子径および粒子径分布の測定を行なうことができる。

さらに、表示媒体用粒子で構成する表示媒体を気中空間で駆動させる情報表示用パネルに適用する場合には、基板間の表示媒体を取り巻く空隙部分の気体の管理が重要であり、表示安定性向上に寄与する。具体的には、空隙部分の気体の湿度について、２５℃における相対湿度を６０％RH以下、好ましくは５０％RH以下とすることが重要である。
この空隙部分とは、図１（ａ），（ｂ）〜図４（ａ），（ｂ）、図５（ａ）〜（ｄ）において、対向する基板１、基板２に挟まれる部分から、電極５、６（電極を基板の内側に設けた場合）、表示媒体３の占有部分、隔壁４の占有部分（隔壁を設けた場合）、情報表示用パネルのシール部分を除いた、いわゆる表示媒体が接する気体部分を指すものとする。
空隙部分の気体は、先に述べた湿度領域であれば、その種類は問わないが、乾燥空気、乾燥窒素、乾燥アルゴン、乾燥ヘリウム、乾燥二酸化炭素、乾燥メタンなどが好適である。この気体は、その湿度が保持されるように情報表示用パネルに封入することが必要であり、例えば、表示媒体の充填、情報表示用パネルの組み立てなどを所定湿度環境下にて行い、さらに、外からの湿度侵入を防ぐシール材、シール方法を施すことが肝要である。

本発明の対象となる情報表示用パネルにおける基板と基板との間隔は、表示媒体が移動できて、コントラストを維持できればよいが、通常１０〜５００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍに調整される。
対向する基板間の気中空間における表示媒体の体積占有率は５〜７０％が好ましく、さらに好ましくは５〜６０％である。７０％を超える場合には表示媒体の移動に支障をきたし、５％未満の場合にはコントラストが不明確となり易い。

以下、本発明の実施例および比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

本発明の実施例の表示媒体用粒子は、球形（０．８＜Ａ_Ｓ ≦１．０）で、粒子径の異なる（ｄ_２ ／ｄ_１ ＜０．２）２種類の微小粒子（第１微小粒子および第２微小粒子）を用いて、母粒子表面を被覆した複合化粒子を得ることにより、１種類の球状微小粒子で被覆したときの母粒子表面最大被覆率９０．７％（三角最密被覆）よりも大きな母粒子表面被覆率を実現したものである。以下に、粒子の作製方法や測定方法等について説明する。

［微小粒子の球形度（アスペクト比）の測定］
走査型電子顕微鏡(日立製S2700)で得た電子顕微鏡画像より解析したアスペクト比Ａ_Ｓ を球形度の指標とする。短軸径をＤ_ｓａとし、長軸径をＤ_ｓｂとしたときのアスペクト比Ａ_Ｓを、Ａ_Ｓ ＝Ｄ_ｓａ／Ｄ_ｓｂとする。１００粒子についてＡ_Ｓ を計測し、平均値を採用する。

［微小粒子の粒子径測定および球状を仮定した表面積］
動的光散乱解析装置（HORIBA LB-500）で粒子径を測定する。溶媒を精製水とし、試料濃度を０．００５（ｇ／ｇ）としたとき、得られた粒子径（Ｄ_ｒｈ）から粒子群が単一の粒子径を持つ真球形であると仮定し、表面積Ｓ_ｓ を算出（Ｓ_ｓ ＝πＤ_ｒｈ ^２）した。

［母粒子および微小粒子の複合化（付着または固着）処理方法］
複合化処理装置として、サンプルミル SK-M10（（株）協立理工製）を用いて、条件：４５℃、１６５００ｒｐｍ×１０分間、母粒子および微小粒子を所定の割合で混合した混合粉体（嵩体積＝みかけの体積５００ｃｍ^３ ）を上記装置に一括投入し、上記条件において複合化処理を行った後、目開き１５０μｍのＳＵＳ篩を通過したものを実施例の複合化粒子とした。

［微小粒子の作製（重合）方法］
７０℃×１２時間、Ｎ_２ ガス還流雰囲気下で乳化重合の標準的な手法に従い、重合して微小粒子を得た。配合は、トリメチロールプロパントリメタクリレート（和光純薬工業（株））１００重量部、酢酸イソアミル（和光純薬工業（株））３３重量部、ラウリル硫酸ナトリウム（和光純薬工業（株））１．５５重量部、２，２’−アゾビス［２−メチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）プロピオンアミド］（和光純薬工業（株））０．４重量部、精製水４００重量部、である。

［母粒子の作製（混練−粉砕）方法］
母粒子は、所定の配合比で配合したベース樹脂と顔料とを、２軸の混練機で混練し、その後、ジェットミルにて微粉砕して作製した。

［正帯電母粒子の作製］
正帯電母粒子としてメチルメタクリレ−トモノマ−（関東化学試薬）１００重量部及び、正帯電性の荷電制御剤としてポリスチレン−アクリル樹脂コポリマー（アクリベースＦＣＡ−２０１−ＰＳ：藤倉化成社製）３重量部をサンドミルにより分散させ、これと、着色剤として予め２重量倍量のメタクリル樹脂（デルペット５６０Ｆ：旭化成製）に分散させてマスタ−バッチ化したカ−ボンブラック（ＭＡ１００：三菱化学製）５重量部とを、界面活性剤としてポリオキシエチレンアルキルエ−テル硫酸ナトリウム（ラテムルＥ−１１８Ｂ：花王製）を０．５ｗｔ％添加した４０℃の精製水に懸濁させ、平均油滴径約８０μｍの懸濁液を得た。この懸濁液にアシル系過酸化物であるラウリルパ−オキサイド（パーロイルＬ：日本油脂製／１０時間半減期温度：６１／６℃）を予め水分散させた分散液を該過酸化物が２重量部となるように添加した後、平均油滴径が約１０μｍになるように再び懸濁加熱重合させ、濾過、乾燥させた後、分級機（ＭＤＳ−２：日本ニュ−マチック工業）を用いて粒子径が０．５〜５０μｍの範囲で平均粒子径Ｒ_０ ＝９．１μｍの正帯電母粒子Ａを得た。

［負帯電母粒子の作製］
負帯電母粒子としてシクロオレフィン樹脂（ゼオネックス３３０Ｒ：日本ゼオン社製）１００重量部、二酸化チタン（タイペークＣＲ−９０：石原産業（株）製）１００重量部、負帯電性の荷電制御剤としてサリチル酸金属錯体化合物であるボントロンＥ−８４（オリヱント化学社製）３重量部を２軸混練機により溶融混練し、ジェットミル（ラボジェットミルＩＤＳ−ＬＪ型：日本ニューマチック（株）製）で細かく粉砕し、分級機（ＭＤＳ−２：日本ニュ−マチック工業）を用いて粒子径が０．５〜５０μｍの範囲で平均粒子径Ｒ_０ ＝９．８μｍの負帯電母粒子Ｂを得た。

正帯電母粒子Ａに、表１に示す微小粒子１〜８のうちの２種類を同粒子数予備混合し、乾式ミキサーで複合化したものを正帯電表示媒体用粒子とした。
負帯電母粒子Ｂに、表１に示す微小粒子１〜８のうちの２種類を同粒子数予備混合し、等量乾式ミキサーで複合化したものを負帯電表示粒子とした。

［表示性能測定方法］
正帯電表示媒体用粒子と負帯電表示媒体用粒子とを当量混合攪拌して摩擦帯電を行い、１００μｍのスペ−サ−を介して配置された、一方が内側ＩＴＯ処理され電源に接続されたガラス基板と、もう一方が銅基板であるセル中に体積占有率３０％で充填し、表示用パネルを得た。ＩＴＯガラス基板、銅基板それぞれを電源に接続し、ＩＴＯガラス基板を低電位に、銅基板を高電位となるように直流電圧をかけると、正帯電表示媒体用粒子は低電位極側に、負帯電表示媒体用粒子は高電位極側にそれぞれ移動した。ここで正帯電表示媒体用粒子が黒色で、負帯電表示媒体用粒子が白色である場合、ガラス基板を通して黒色の表示状態が観察され、次に印加電圧の電位を逆にすると、粒子はそれぞれ逆方向に移動して、白色の表示状態が観察された。印加電圧を±２００Ｖとし、それぞれの表示状態において反射率を測定して、白表示時反射率および黒表示時反射率の比を表示特性とした。

［実施例、比較例の母粒子と２種類の微小粒子との組合せおよび駆動評価結果］
表２に示す、正帯電母粒子，微小粒子１，微小粒子２の組合せ、および、負帯電母粒子，微小粒子１，微小粒子２の組合せで、実施例１〜６および比較例１〜３の情報表示用パネルを構成した。
実施例１〜６の情報表示用パネルは良好と判定されたが、比較例１〜３の情報表示用パネルは不合格と判定された。なお、コントラスト比が５以上のものを良好と判定し、コントラスト比が５未満のものを不合格と判定した。

本発明の表示媒体用粒子からなる表示媒体を用いる情報表示用パネルは、ノートパソコン、電子手帳、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants ）と呼ばれる携帯型情報機器、携帯電話、ハンディターミナル等のモバイル機器の表示部、電子ブック、電子新聞、電子マニュアル（電子取扱説明書）等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板やホワイトボード等の掲示板、電子卓上計算機、家電製品、自動車用品等の表示部、ポイントカード、ＩＣカード等のカード表示部、電子広告、情報ボード、電子ＰＯＰ（Point Of Presence 、Point Of Purchase advertising ）、電子値札、電子棚札、電子楽譜、ＲＦ−ＩＤ機器の表示部のほか、ＰＯＳ端末、カーナビゲーション装置、時計など様々な電子機器の表示部に好適に用いられる。他に、リライタブルペーパー（外部電界形成手段を用いて書き換えできる）としても好適に用いられる。
なお、本発明に係る情報表示用パネルの駆動方式については、パネル自体にスイッチング素子を用いない単純マトリックス駆動方式やスタティック駆動方式、また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で代表される三端子スイッチング素子あるいは薄膜ダイオード（ＴＦＤ）で代表される二端子スイッチング素子を用いたアクティブマトリックス駆動方式や、外部電界を用いた外部電界駆動方式など、種々のタイプの駆動方式が適用できる。

（ａ），（ｂ）は本発明の対象となる情報表示用パネルの原理的構成を示す図である。 （ａ），（ｂ）は本発明の対象となる情報表示用パネルの原理的構成を示す図である。 （ａ），（ｂ）は本発明の対象となる情報表示用パネルの原理的構成を示す図である。 （ａ），（ｂ）は本発明の対象となる情報表示用パネルの原理的構成を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は本発明の情報表示用パネルの原理的構成を示す図である。 （ａ），（ｂ）は本発明の表示媒体用粒子における母粒子表面被覆率を説明するための図である。 本発明の対象となる情報表示用パネルにおける隔壁の形状の一例を示す図である。

符号の説明

１、２ 基板
３ 表示媒体（粒子群）
３Ｗ 白色表示媒体
３Ｂ 黒色表示媒体
３Ｗａ 表示媒体用白色粒子
３Ｂａ 表示媒体用黒色粒子
４ 隔壁
５、６ 電極
７ 黒色板
１１，１２ 外部電界形成手段
１３，１４ 導電部材
２１−１ 第１のセル
２１−２ 第２のセル
２１−３ 第３のセル
２２Ｒ 赤色カラーフィルター
２２Ｇ 緑色カラーフィルター
２２Ｂ 青色カラーフィルター

Claims (5)

1. 少なくとも一方が透明な２枚の基板間の空間に、２種類以上の粒子からなり光学的反射率および帯電性を有する少なくとも１種類の表示媒体を封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示用パネルに用いる表示媒体を構成する表示媒体用粒子であって、
   母粒子表層に粒子径の異なる２種類の微小粒子を付着または固着させて得た、９０．７％を超える母粒子表面被覆率を有する複合化粒子からなり、
   第１微小粒子の平均粒子径をｄ_１とし、第２微小粒子の平均粒子径をｄ_２としたとき、
   ｄ_２／ｄ_１＜０．２
   を満たし、
   第１微小粒子の平均粒子径ｄ _１ を０．２＜ｄ _１ ≦０．５（μｍ）としたことを特徴とする表示媒体用粒子。
2. 母粒子の平均粒子径をｄ_０とし、第２微小粒子の平均粒子径をｄ_２としたとき、次式
   ９．１≦ｄ_０＜５０（μｍ）
   ０．０４＜ｄ_２（μｍ）
   を満たす平均粒子径ｄ_０ 、ｄ _２の母粒子および第２微小粒子を用いて、９０．７％を超える母粒子表面被覆率を実現した複合化粒子からなることを特徴とする請求項１に記載の表示媒体用粒子。
3. 第１微小粒子および第２微小粒子のアスペクト比ＡＳが、
   ０．８＜ＡＳ≦１．０
   であることを特徴とする請求項２に記載の表示媒体用粒子。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の表示媒体用粒子からなる表示媒体を用いたことを特徴とする情報表示用パネル。
5. 請求項４に記載の情報表示用パネルを搭載したことを特徴とする情報表示装置。
   

Images